表面活性剂在甲烷氧化菌降解煤体甲烷中的适用性研究

甲烷氧化菌液在进入煤储层后会产生较高的毛管压力,且随着甲烷氧化菌降解煤层瓦斯的进行,毛管压力逐渐增大,容易引起水锁伤害。采取向甲烷氧化菌菌液加入复配表面活性剂以期减缓菌液造成的水锁伤害,通过测试所选表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（SDBS）与椰子油脂肪酸二乙醇酰胺（CDEA）对菌液表面张力的降低程度来了解表面活性剂与菌液的配伍比例,并对含复配表面活性剂的甲烷氧化菌对煤层甲烷的降解进行研究。研究结果表明:表面活性剂与菌液最佳配伍比例为SDBS∶CDEA为1∶4,最佳配伍浓度为0.5％,且表面活性剂在菌液中稳定性较好;菌液中添加复配表活剂20 mL,在混合气体压力为2 MPa、氧浓度为 1％、温度为 30 ℃时,添加复配表面活剂菌液的甲烷最终降解率为51.65％,比未添加复配表面活剂菌液高出11％左右。因此,向甲烷氧化菌菌液中添加复配表面活性剂具有很好的适用性。     

响应曲面法优化表面活性剂改性低渗透煤体工艺

为了改善我国煤层渗透性低、结构致密的特点,以提高煤层渗透性、减少煤层冲击性、防止瓦斯事故为目的,通过单因素实验初步确定表面活性剂改性低渗透煤体时SDS溶液质量浓度、浸泡时间和浸泡温度等因素对煤样孔隙率的影响,进一步采用Box-Behnken实验设计优化其工艺参数,并分析改性后煤样物相结构和微观结构。研究结果表明:表面活性剂改性低渗透煤体的最佳工艺条件是SDS溶液质量浓度为0.5 wt.%,浸泡时间为44 h,浸泡温度为40℃;该条件下煤的实际孔隙率为33.29%,与模型预测值33.37%非常接近,验证了响应曲面设计优化的有效性。改性后煤样碳酸盐矿物减少,硅酸盐矿物增加,内部有杂质残余;煤样表面凹凸不平,结构松散,孔隙增加,矿物解理面模糊不清,胶结面消失。     

煤层注水润湿效果的研究

本文通过对表面活性剂类型、浓度与表面张力的关系分析研究,确定了能够有效提高固体表面润湿效果的表面活性剂类型和浓度,并提出了表面张力与表面活性剂浓度对数值之间的函数关系,可以为煤矿防尘、瓦斯防突出等实际应用中表面活性剂的使用提供借鉴和帮助,具有现实意义。     

磁化与活性剂协同改善水湿润性能的作用机制

为进一步提高磁化与表面活性剂协同改善水湿润性能的能力，基于红外光谱、表面张力、接触角、粉尘沉降时间及降尘效率等试验，研究磁化与活性剂协同改善水湿润性能的作用机制，并经西铭矿48712综采面现场应用验证两者间协同降尘性能。结果表明：磁化对水湿润性能的改变主要通过破坏水分子间氢键结构，使得大分子团簇结构变为小分子集团来增加溶液降尘性能；活性剂通过所具有的亲水基及亲油基在溶液表面形成隔离层降低水溶液表面张力，同时，磁化还能通过改变活性剂在溶液表面的吸附方式，进一步增强活性剂溶液湿润性能及降低活性剂使用量，在磁化作用下，阴-非离子复配活性剂C临界胶束浓度比原有未磁化溶液降低25%。经现场应用，磁化与表面活性剂协同增效明显优于单一活性剂溶液。     

非阳离子表面活性剂对煤润湿性能影响的研究

为改善煤层注水效果,有效防治矿井瓦斯灾害,研究非阳离子表面活性剂对煤体的润湿影响。选择JCY接触角测试仪和BZY表面张力测试仪测定十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基硫酸钠(SDS)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)和辛基苯基聚氧乙烯醚(TX-100)等4种非阳离子表面活性剂在不同质量浓度下的接触角和表面张力,并由此计算溶液的铺展系数、临界表面张力、黏附张力、黏附功和表面自由能等润湿性参数,分析4种表面活性剂对煤体润湿性能的影响。结果表明:4种非阳离子表面活性剂溶液的表面张力和接触角均与其溶液质量浓度成一阶指数衰减函数关系;铺展系数与表面活性剂溶液质量浓度成幂函数关系;黏附功和黏附张力与其溶液质量浓度均成负幂函数关系;表面自由能与其溶液质量浓度成负线性关系;SDBS和SDS溶液的临界表面张力、黏附张力、黏附功及表面自由能均小于AEO和TX-100,但铺展系数大于AEO和TX-100,说明SDBS和SDS对煤体的润湿性能优于AEO和TX-100,对煤层注水效果明显,进而抑制瓦斯浓度超限等灾害。     

阴/非离子化学剂与糖脂类生物剂复配对煤尘润湿效果影响*

为解决糖脂类生物表面活性剂润湿性能差的问题,选取4种化学表面活性剂和3种生物表面活性剂,通过对化学表面活性剂与生物表面活性剂的溶液的表面张力、沉降速度和红外光谱分析,研究化学表面活性剂与生物表面活性剂复配对煤尘润湿效果的影响。研究结果表明:化学表面活性剂与生物表面活性剂复配对煤尘的润湿性存在增强作用,且化学表面活性剂润湿性能越强,复配后对煤尘润湿性的增强作用越好,当二者为阴/非组合时这种增效作用更强,当质量分数达到一定值时,影响减弱。单体与复配的表面张力的线性回归模型表明,在对复配表面张力的影响中化学表面活性剂占主要影响因素。其中化学表面活性剂SDS与生物表面活性剂槐糖脂复配时增效作用最好,表面张力最低为23.04 mN/m,煤尘沉降速度最快为7.70 mg/s。     

湿润剂表面张力对硫化矿尘吸湿效果的影响

采用毛细管反向渗透实验装置,以湿润剂表面张力为衡量指标,通过分析3种硫化矿尘在十二烷基苯磺酸钠（SDBS）、十二烷基磺酸钠(SDS)、十二烷基硫酸钠(K12)3种阴离子表面活性剂中的吸湿效果,比较得出3种表面活性剂湿润性能大小。利用ZISMA图得出表面活性剂在3种硫化矿表面铺展的临界表面张力值,并探究其值对湿润行为和湿润效果的影响。研究表明:3种阴离子活性剂的湿润性能SDBS＞SDS＞K12,湿润剂在3种硫化矿表面铺展的临界表面张力分别为27.3,26.6,26.0 mN/m,且吸湿增重和吸湿速度的峰值是受铺展润湿作用的影响。     

痕量邻苯二甲酸酯在有机沸石上的等温吸附研究

用一定量的阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵和阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠混合对天然沸石改性,制备了CTMAB改性沸石和SDS/CTMAB改性沸石两种有机改性沸石.采用静态吸附法研究了水中痕量邻苯二甲酸酯在天然沸石、CTMAB改性沸石、SDS/CTMAB改性沸石上的等温吸附情况和吸附机理.结果表明,天然沸石对邻苯二甲酸酯的吸附等温线呈非线性,为表面吸附;两种有机沸石的等温吸附曲线呈线性,主要为分配作用所致,分配作用的大小与有机碳含量、改性的表面活性剂种类有关.     

含纳米二氧化硅颗粒三相泡沫性能与作用机理研究

为提升水成膜泡沫(AFFF)的灭火性能,基于AFFF泡沫液和纳米硅颗粒,制得新型三相灭火泡沫。实验研究了三相泡沫发泡性和稳定性的变化规律,分析了泡沫组成和工况参数对泡沫性能的影响规律。通过分子动力学(MD)模拟,研究了泡沫溶液中表面活性剂分子吸附对颗粒表面润湿性的影响,揭示了泡沫中颗粒与表面活性剂间相互作用对泡沫稳定性的影响机理。研究发现:随着颗粒浓度增加,泡沫稳定时间和抗烧时间显著增长,而发泡性变化不大。泡沫中颗粒表面润湿性影响颗粒与表面活性剂间的相互作用,进而影响泡沫稳定性。在亲水颗粒泡沫中,表面活性剂浓度增加能够强化二者间的协同作用,利于泡沫稳定;在疏水颗粒泡沫中,随着表面活性剂浓度增加,二者间由协同作用转变成抵抗作用。研究成果对优化三相灭火泡沫配方和提升泡沫灭火效率有指导意义。     

全氟辛酸钠-辛基三乙基溴化铵混合水溶液在油面上的铺展研究

氟表面活性剂水溶液在油面上的铺展是水成膜泡沫灭火剂的基础.通过研究全氟辛酸钠(SPFO)与辛基三乙基溴化铵(C8NE)复配后的水溶液在环己烷、正庚烷、90号汽油上的铺展行为,表明阴、阳离子表面活件剂之间产生的强烈增效作用不仅提高了铺展性能,使本来不能铺展的单一SPFO和C8NE水溶液变为铺展,而且大大降低了氟表面活性剂的用量.考察两种表面活性剂不同混合比例及总浓度对铺展速度、铺展量、临界快速铺展浓度的影响,并通过表面张力的测定从机理方面进行辅证.在所研究的浓度范围内,SPFO-C8NE混合体系的总浓度越高,混合比越接近等摩尔,越有利于快速铺展和增大铺展量.等摩尔SPFO-C8NE混合溶液在不同油面上铺展量从大到小依次为环己烷、90号汽油、正庚烷.     

软煤层综放工作面注水防尘中的工艺问题

以现场注水试验和实验室实验结果为依据,分析并讨论了目前研究甚少而又对注水防尘实施,特别是在软煤层综放工作面实施很重要的工艺问题,提出了适宜的钻孔、封孔、润湿效果考察方法以及表面活性剂应用中的浓度选择、种类选择和应用的必要性评价方法     

玉门矿区污染黄土中原油的解吸研究

用振荡平衡法研究了玉门矿区原油污染黄土中原油的解吸行为，测得了解吸常数，绘出了解吸等温线。结果表明，Freundlich方程可较好地描述黄土中原油的解吸状况；黄土中原油的解吸行为受温度、溶液pH值和表面活性剂的影响；温度和pH值越高，原油解吸量越大；阴离子表面活性剂的加入有助于原油的解吸，在相同条件下使解吸率提高了5倍，阳离子和非离子表面活性剂的加入不利于原油解吸，但是阳离子表面活性剂的加入有利于原油在土壤中的截留以及回收再利用。本研究为修复玉门原油污染黄土提供了理论依据。     

表面活性剂在太和山尘毒治理中的应用及展望

对表面活性剂用于矿山尘毒治理的同和种主要途径进行了综合阐述，并进一步探索了表面活性剂在该领域应用的研究方向。     

优质三相泡沫表面活性剂的实验研究

新型的三相粘结性防灭火材料是利用黄泥的覆盖性、氮气的窒息性以及水的吸热降温特性来进行综合防灭火的。在对该防灭火材料的研究中,表面活性剂的选择是研究的重点与难点。通过对6种表面活性剂进行单一和组合发泡实验,研究各活性剂之间的相互促进和抑制关系。最终得出活性剂A1和A2质量浓度比为2∶1,质量浓度为0.006 g/mL时发泡最佳。     

阴-非混合表面活性剂对DNAPLs的增溶作用

表面活性剂增溶修复是一种有效的土壤有机污染修复技术.采用静态平衡法比较研究了单一的阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)和非离子表面活性剂聚氧乙烯失水山梨脂肪酸酯醇醚(TWSO)及其混合表面活性剂对3种氯代烃化合物氯苯(CB)、1,2-二氯苯(1,2-DCB)和三氯乙烯(TCE)的增溶作用.考察了无机盐离子Na 、M2 和Ca2 对增溶作用的影响,以期为土壤和地下水重非水相液体(DNAPLs)污染提供新的修复途径.结果表明,阴-非混合表面活性剂TW80-SDS对3种化合物的增溶效果明显强于单一的阴离子表面活性剂SDS,混合表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)随着非离子表面活性剂质量分数的增加而降低,其增溶能力随着非离子表面活性剂质量分数的增加而增加,对污染物的增溶程度排序为:三氯乙烯＞氯苯＞1,2-二氯苯.表面活性剂在临界胶束浓度以上,对有机物的分配系数Kmc与有机物的辛醇-水分配系数Kow相当,而增溶比与有机物的水溶解度呈正相关,与Kow、kow、溶质的摩尔体积和表面活性剂的亲水-亲油平衡值HLB呈负相关.Na 、Mg2 和Ca2 能增大氯苯在表面活性剂中的表观溶解度,阴非离子表面活性剂SDS与TW80混合后能提高表面活性剂的抗硬水能力,提高增溶效率.     

氟碳表面活性剂对空心微珠三相泡沫抗溶抗烧性能影响研究

研究了氟碳表面活性剂添加量、氟碳表面活性剂性质和泡沫液浓度等对空心微珠三相泡沫在油面稳定性的影响,并在模拟燃烧装置上对比了添加氟碳表面活性剂前后三相泡沫的抗烧能力.结果表明,加入氟碳表面活性剂后,三相泡沫在油面的稳定性显著增强,且阴离子氟碳表面活性剂优于阳离子和两性离子表面活性剂.当阴离子氟碳表面活性剂、空心玻璃微珠和蛋白泡沫浓度分别为0.02%、6%和10%时,三相泡沫受热后表面形成黑色致密覆盖层,可有效隔绝热量向内部传递,使抗烧性得到明显提高.     

基于量子化学分析表面活性剂对不同煤种润湿机理的影响*

为研究不同类型表面活性剂对煤润湿性的调控机理,首先将所选煤样的润湿性与煤样成分进行关联分析,然后采用透过高度法实验及量子化学计算相结合的方法研究表面活性剂对煤样润湿性的影响效果及机理。结果表明:煤的润湿性与煤中固有水分、灰分呈正相关关系,与煤中固定碳呈负相关关系;所选取的4种表面活性剂的加入会降低褐煤的亲水性,而对长焰煤、焦煤和无烟煤亲水性有提升作用,并且十二烷基硫酸钠对于这3种煤样亲水性的提升作用最为明显;表面活性剂分子、水分子及煤分子的表面静电势分布共同决定了表面活性剂对煤浸润性的影响。     

表面活性剂体系下气液两相螺旋流压降规律实验研究

通过气液两相螺旋流实验仪器研究了可降解性表面活性剂对气液两相流流型和压降的影响,实验介质设定为空气和水,表面活性剂为天然椰子油,气液两相折算速度0.1~4.0 m/s,体积含气率5%~95%,起旋器为叶轮,实验在室温下进行。实验得到了螺旋泡状流、螺旋线状流、螺旋轴状流、螺旋团状流、螺旋弥散流、螺旋波状分层流等6种典型流型。对实验数据进行分析整理,发现流型对压降起着至关重要的作用,其中螺旋弥散流的压降梯度最小,螺旋波状分层流的压降梯度最大。同时分析了起旋器、含气率、表面活性剂浓度对压降的影响。另外,提出了对于由叶轮起旋的气液两相螺旋流的摩擦压降新的预测公式,理论计算值与实验所得数据吻合良好。     

生物型表面活性剂在煤表面润湿吸附规律研究

为了探讨生物型表面活性剂溶液在煤表面的润湿吸附规律,选定茶皂素、蔗糖酯、无患子和脂肽这4种结构性能不同的生物型表面活性剂作为研究对象,通过对4种溶液在煤表面接触角和表面张力进行测定,研究这4种生物型表面活性剂在煤表面的铺展系数、黏附功、黏附张力等润湿吸附参数。研究结果表明:脂肽的表面张力、接触角和黏附功均低于其他3种溶液,而其铺展系数高于其他3种溶液,说明脂肽在煤表面的润湿吸附性要强于茶皂素、蔗糖酯和无患子,但是黏附性则低于茶皂素、蔗糖酯和无患子。脂肽对煤体的润湿吸附性能优于另外3种生物型表面活性剂。     

新型环保水基渗透探伤剂的配制及性能研究

渗透探伤是一种重要的无损探伤技术。研究渗透性液体物性参数影响渗透过程的机制对渗透剂新产品的研发具有重要指导意义。配制了一种水基探伤用渗透性液体,探究了其表面张力、黏度和所用表面活性剂的HLB值对其铺展能力、毛细爬升高度、平衡渗透面积和渗透速度的影响。结果表明,液体的表面张力主要影响其铺展能力、毛细爬升高度和平衡渗透面积。表面张力越大,铺展能力越差,毛细爬升高度越大,平衡渗透面积越大。液体的黏度主要影响其渗透速度,黏度越大,渗透速度越慢。液体所用表面活性剂的HLB值对渗透效果没有明显的影响。